【納米金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)】納米金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)的應用領域 納米金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)分(fen)散(san)方(fang)法簡介

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納米金剛石分散方法簡介

金剛石粉(fen)(fen)體在工(gong)業上(shang)作為一種超硬材(cai)料，被廣泛應(ying)用于切削、磨削、耐(nai)磨涂層、拋(pao)光(guang)等(deng)領(ling)(ling)域(yu)(yu)。本文將(jiang)重點介紹納(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)(gang)石微粉(fen)(fen)在拋(pao)光(guang)領(ling)(ling)域(yu)(yu)的應(ying)用及其分(fen)散(san)方法。歐美俄等(deng)國開展納(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)(gang)石研(yan)究較早(zao)，具備(bei)了納(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)(gang)石拋(pao)光(guang)液、拋(pao)光(guang)膏的生產(chan)能力，國內在納(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)(gang)石拋(pao)光(guang)液制備(bei)領(ling)(ling)域(yu)(yu)的研(yan)究剛(gang)(gang)起步(bu)。技術水平(ping)與國外(wai)相比還有一定的差距(ju)。

納米金剛石分散問題探討

納(na)米金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒表面(mian)的大(da)量原(yuan)子(zi)懸空鍵(jian)使其(qi)化(hua)學活性大(da)大(da)提(ti)高(gao)，非常(chang)大(da)的表面(mian)積，使其(qi)有巨大(da)的表面(mian)能，容(rong)易形成硬的難(nan)以解聚的團聚體是不(bu)可避免的。所以納(na)米金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)在(zai)介質中散(san)穩定(ding)性差，容(rong)易發生團聚，使其(qi)在(zai)應用過程中受到(dao)嚴重制約。也(ye)就是說，納(na)米金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)拋光液制備(bei)的關鍵(jian)技(ji)術是納(na)米金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)在(zai)介質中的長期穩定(ding)分散(san)及(ji)粒度的均一性、這是一道世界(jie)性技(ji)術難(nan)題。

納米金剛石干粉團粒度平均達2μm.納(na)米金剛石表而含有大量有機官能(neng)團，主要為一OH（羥基）、一C=O（羰基）、一COOH（羧基）以(yi)及一(yi)些含氮的基團，所占面積可達顆粒表面的10%~25%.這(zhe)些含氧活性基團和(he)含氮活性物(wu)(wu)質可與許(xu)多(duo)有(you)機(ji)化合物(wu)(wu)反(fan)應或吸(xi)附。為納米金剛石在油(you)或水介質中的分(fen)散提供了基礎(chu)。

納(na)米金剛(gang)石(shi)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)技術一般分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)物(wu)理分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)和(he)化(hua)學分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)。物(wu)理分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)又可分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)為超聲分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)、機械(xie)攪拌分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)和(he)機械(xie)研(yan)磨(mo)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)。化(hua)學分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)又可分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)為化(hua)學改性分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)、分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)劑分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)。納(na)米金剛(gang)石(shi)拋(pao)光液(ye)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)(san)過(guo)程(cheng)就是使納(na)米金剛(gang)石(shi)聚集體在(zai)拋(pao)光液(ye)中呈原始單體狀態(tai)彌散(san)(san)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布于(yu)液(ye)相的(de)(de)過(guo)程(cheng)。

分散過程主要包括兩個步驟：

一是(shi)，顆粒在液相中的浸濕，

二是(shi)，使原生顆粒穩定分散而不(bu)產生團(tuan)聚或使已(yi)形成的(de)團(tuan)聚破(po)解成較小的(de)團(tuan)聚或原始單體顆粒。

我國一些行業專家對納米金剛石在水介質中的穩定分散工藝及其機理進行了探索，認為采用機械化學處理對金剛石進行表(biao)面改(gai)性(xing)(xing)，利用高剪切攪拌、高能超聲振動磨等機械力與(yu)聚合(he)物表(biao)面活性(xing)(xing)劑的(de)協同(tong)(tong)效(xiao)應，在有效(xiao)地粉碎(sui)納(na)(na)米(mi)金剛石的(de)同(tong)(tong)時，對納(na)(na)米(mi)金剛石表(biao)面，尤其是粉碎(sui)過程中(zhong)新的(de)表(biao)面進行改(gai)性(xing)(xing)，調節顆粒(li)表(biao)面親水疏(shu)水性(xing)(xing)，實現納(na)(na)米(mi)金剛石在介質中(zhong)的(de)穩定分散(san)。

基于這項研究成果，使用硅烷偶聯劑KH-570和(he)高聚物JQ-3表面改性過的(de)納米金剛石，以(yi)超聲作為(wei)分散(san)手段，將其分散(san)在乙醇(chun)中，得到了平均粒徑51.7nm的膠體溶液(ye)、兩種高(gao)聚物分散(san)劑復配使(shi)用，可以明顯提(ti)高(gao)納(na)米金(jin)剛石在乙醇中的分散(san)性(xing)和穩(wen)定性(xing)，為(wei)國產(chan)油性(xing)拋光(guang)液(ye)的制備奠定了基礎。

納米金剛石在拋光領域應用簡介

納米金(jin)剛(gang)石(shi)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液以其(qi)優異的性能(neng)廣(guang)泛應(ying)用于(yu)半導體硅片拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)、計算機(ji)硬(ying)盤基片、計算機(ji)頂頭拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)、精密陶瓷、人造晶體、硬(ying)質合金(jin)、寶(bao)石(shi)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)等領域。俄羅(luo)斯用納米金(jin)剛(gang)石(shi)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)石(shi)英、光(guang)(guang)(guang)學玻璃等，其(qi)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)表面粗糙度達到1nm.納米金(jin)剛(gang)石(shi)的應(ying)用顯(xian)示出很多優點。由于(yu)超細、超硬(ying)，使得光(guang)(guang)(guang)學拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)中的難題迎刃而解(jie)。

精細拋光是光學拋光中的難(nan)題，原(yuan)工藝方(fang)法(fa)是把磨料反(fan)復(fu)使(shi)用，需要幾(ji)十小時，效(xiao)率很低。現在使(shi)用了納米金剛(gang)石，使(shi)拋光速度大(da)大(da)提高。拋光相同(tong)的工件所需的時間僅(jin)需十幾(ji)小時至幾(ji)十分鐘，效(xiao)率提高數(shu)十倍至數(shu)百(bai)倍。

納米金剛石的應用領域

1、納(na)米金剛(gang)石(shi)加在潤滑油，冷(leng)卻(que)液中

納米金剛石在潤(run)(run)滑(hua)油，潤(run)(run)滑(hua)脂和冷卻液(ye)中的(de)應用主要用在機(ji)械業,金屬加工，發動機制造，船舶制造，航空，運輸。潤滑油中加入納(na)米金剛石(shi)可提高發動機和傳動裝置工作壽命，節(jie)約燃油機油，摩擦力矩降低20～40%，摩(mo)擦(ca)表(biao)面磨損降低30～40%。1000公斤機(ji)油(you)耗用納米(mi)金剛石0.1～0.2公(gong)斤。 納米金剛石應用在潤(run)滑油中必須要解決其穩定懸(xuan)浮問題，目(mu)前已有公(gong)司解決了這一問題。

2、納(na)米金剛石—聚合(he)物復合(he)體(ti)

納米金剛(gang)石聚合物復(fu)合體應(ying)用于(yu)航空，汽車，拖拉機，船舶制造業，醫學，化工，石油化工，截止閥，保(bao)護(hu)層和(he)耐(nai)磨涂(tu)層。已研(yan)制出氟彈(dan)性橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)聚硅氧烷(wan)基高(gao)效涂(tu)層。聚異戊二烯(xi)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)，丁苯(ben)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)，丁腈橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的彈(dan)性強度性能得到(dao)大大改(gai)善。在橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)添加納米金剛(gang)石可平均(jun)降低磨損2～4倍，提高耐斷裂性(xing)能30%，提高破壞溫度15%。

含有(you)納(na)米金剛(gang)石的環氧(yang)樹(shu)脂膠具有(you)更高(gao)的粘(zhan)附(fu)性和內聚性，聚合(he)物中加納(na)米金剛(gang)石可提高(gao)其強度，耐磨(mo)性和抗熱老化作(zuo)用(yong)。 1000公斤橡膠（聚(ju)合物）耗(hao)用(yong)納米(mi)金(jin)剛石1～5公斤(jin)，1000m2聚合物涂層耗(hao)用(yong)金(jin)剛石1～5公斤。

3、燒結體

納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石在磨(mo)料磨(mo)具(ju)領(ling)域主要用(yong)來與過渡金(jin)屬混合制造高強度低氣孔率的金(jin)剛(gang)石燒結體，其顯微硬度可達6000～7000kg/mm2。可(ke)用來加工(gong)軟或脆性材(cai)料，加工(gong)表面粗糙度很低。如(ru)果預先(xian)外延生長(chang)碳或添(tian)加靜壓合成的金剛石微粉，在(zai)10～12GPa壓力下燒結(jie)獲得的金(jin)剛石(shi)聚晶顯微(wei)硬度(du)可達天然金(jin)剛石(shi)單晶的水(shui)平。做成(cheng)鉆頭(tou)鉆高強度(du)巖層可達到或超(chao)過CB-СП（俄羅斯）聚晶的使(shi)用性(xing)能。壓制靜壓合成(cheng)的金(jin)剛(gang)石微粉時，將納米金(jin)剛(gang)石作為硅浸漬料的組(zu)份，幾乎可(ke)將燒(shao)結體成(cheng)品率(lv)提高一倍，抗壓強(qiang)度由1.7GPa提高到(dao)2.2GPa。這(zhe)種燒結體(ti)用作鉆頭的切(qie)削元(yuan)件。

4、磁性記(ji)錄系統

納米金剛石還可(ke)用在磁(ci)帶，磁(ci)盤(pan)等(deng)磁(ci)性(xing)(xing)記(ji)錄載(zai)體中，起耐磨(mo)(mo)添加(jia)(jia)劑(ji)和(he)物理改(gai)性(xing)(xing)劑(ji)的作用。在電(dian)化學涂附(fu)復合磁(ci)性(xing)(xing)記(ji)錄薄(bo)膜時添加(jia)(jia)納(na)米(mi)金(jin)剛石(shi)，以(yi)改(gai)善磁(ci)性(xing)(xing)記(ji)錄裝(zhuang)置(zhi)的性(xing)(xing)能。添加(jia)(jia)納(na)米(mi)金(jin)剛石(shi)可(ke)減小鐵磁(ci)材料顆粒(li)，提高(gao)記(ji)錄密度，降(jiang)低磨(mo)(mo)料磨(mo)(mo)損和(he)摩擦系數。

5、添加到金(jin)屬間化合物中

含有納米金(jin)剛(gang)石的銅(tong)，錫，鋅金(jin)屬間化合物可用做工(gong)作條件非常(chang)惡劣的摩擦(ca)部(bu)件，這時(shi)塑性和液(ye)體潤滑材料常(chang)常(chang)被擠出來。納米金(jin)剛(gang)石對(dui)于銅(tong)鋅或(huo)銅(tong)錫合金(jin)是(shi)理想的組份材料（含量不超過(guo)15體積(ji)%)。加入納米金剛石后(hou)使摩(mo)擦力(li)降至1/2～1/6。

6、醫(yi)學

納(na)米(mi)金剛石(shi)還可在醫學上用(yong)于腫瘤(liu)，胃腸疾病(bing)，皮膚病(bing)的(de)治(zhi)療。它(ta)無毒，無致癌(ai)或銹(xiu)變性(xing)質。納(na)米(mi)金剛石(shi)是(shi)超活(huo)性(xing)吸附劑(ji)和生物活(huo)性(xing)物定位劑(ji)，可極大增(zeng)強藥物的(de)療效(xiao)。